Buck-конвертер, обсуждение статьи

Всё, что касается преобразователей напряжения, стабилизаторов и регуляторов напряжения и тока
Аватара пользователя
G-E-K
Читатель
Читатель
Сообщения: 6
Зарегистрирован: 26 сен 2013, 12:37
Откуда: kh.ua

Buck-конвертер, обсуждение статьи

Сообщение G-E-K » 26 сен 2013, 16:48

Здравствуйте.
Сама статья находится здесь
http://radiohlam.ru/teory/buck1.htm

Оффтоп.
Я не шибко шарю в электронике и электротехнике, но периодически ваяя простенькие девайсы привык разбираться в том как они работают.
В этот раз мне нужен был переходник 4pin to 3pin для компьютерного вентилятора с поддержкой регулировки по ШИМ и работающим тахометром.
Поскольку в комповых вентелях не все так просто
Изображение
тобишь питание в 4pin вентеле раздельное и просто дергать его не получиться, то для переходника идеально подходит Buck-конвертер.
Собственно разбираясь в принципах его работы и расчета я и попал на ваш сайт:)


Статья очень понравилась, написана доступным языком для таких баранов как я:)
Но начав считать я столкнулся с проблемой и некоторым непониманием, посему есть пара вопросов.
- У меня меняется скважность, можно ли использовать формулы в статье для расчета в таком случае?
- Если можно, то как определить наихудшие условия? Эмпирическим путем установил что такие наступают при минимальном выходном токе и напряжении равном половине питающего, если с напряжение все понятно, то как определить минимальный выходной ток? если:
-ШИМ 25кГц, с коэф. заполнения где то от 20 до 100%.
-Uпит 12В
-нагрузка 30 Ом
ЗЫ: здесь у меня появился еще один нубский вопросик, почему чем меньше Iвых тем больше должна быть L? Не могу никак связать сие логически:(
И отсюда опять вытекает вопрос, не полыхнет ли мой преобразователь если вдруг вентель выйдет из строя и сопротивление нагрузки увеличится значительно выше расчетного, ну а Iвых соответственно снизится ниже расчетного? Если да, то как предусмотреть защиту?

Ну и еще вопросик, верно ли это уравнение для расчета максимального ESR?
ESR=Vp-p/(LIR*Iout)-1/(8*C*f)
А то у меня получаются не правдоподобные значения да еще и с минусом:)

Прилепил пример своих расчетов, посмотрите пожалуйста, может ошибся с вводом формул?

Заранее спасибо всем за ответы.
Вложения
понижающий преобразователь.xlsx
(14.65 КБ) 490 скачиваний

Rus_lan
инженер, читатель
инженер, читатель
Сообщения: 246
Зарегистрирован: 07 май 2013, 11:29
Откуда: Тульская область
фанатичный радиохламер

Re: Buck-конвертер, обсуждение статьи

Сообщение Rus_lan » 26 сен 2013, 17:01


Аватара пользователя
G-E-K
Читатель
Читатель
Сообщения: 6
Зарегистрирован: 26 сен 2013, 12:37
Откуда: kh.ua

Re: Buck-конвертер, обсуждение статьи

Сообщение G-E-K » 26 сен 2013, 17:13

Спасибо, с драйвером я рано или поздно разберусь, мне бы понять как конвертер считать :)

Ну а что касается той схемы, то она мне не подходит, датчик холла должен питаться постоянным напряжением, а не импульсным))

Rus_lan
инженер, читатель
инженер, читатель
Сообщения: 246
Зарегистрирован: 07 май 2013, 11:29
Откуда: Тульская область
фанатичный радиохламер

Re: Buck-конвертер, обсуждение статьи

Сообщение Rus_lan » 26 сен 2013, 17:17

Тогда делай как на рисунке с 4пин там только полевик добавить!

Rus_lan
инженер, читатель
инженер, читатель
Сообщения: 246
Зарегистрирован: 07 май 2013, 11:29
Откуда: Тульская область
фанатичный радиохламер

Re: Buck-конвертер, обсуждение статьи

Сообщение Rus_lan » 26 сен 2013, 17:20

попробовал сейчас на 4 пин вентилятор подать питание, крутиться на максимальных оборотах, значит схема для 4 пин вентилятора не совсем верная!

Аватара пользователя
G-E-K
Читатель
Читатель
Сообщения: 6
Зарегистрирован: 26 сен 2013, 12:37
Откуда: kh.ua

Re: Buck-конвертер, обсуждение статьи

Сообщение G-E-K » 26 сен 2013, 17:32

Rus_lan писал(а):попробовал сейчас на 4 пин вентилятор подать питание, крутиться на максимальных оборотах, значит схема для 4 пин вентилятора не совсем верная!
То схема можно сказать с даташита:), так сделать не получиться ибо нужно переделывать обвязку двигателя, а для новогоэлемента там обычно места нету:)
Ну и вопрос собственно не в том как сделать переходник, а как считать Buck-конвертер :)

Аватара пользователя
rhf-admin
администратор, спонсор, писатель, дизайнер, инженер, программист, идеолог
администратор, спонсор, писатель, дизайнер, инженер, программист, идеолог
Сообщения: 2979
Зарегистрирован: 25 авг 2009, 23:19
Откуда: Уфа
фанатичный радиохламер
Контактная информация:

Re: Buck-конвертер, обсуждение статьи

Сообщение rhf-admin » 27 сен 2013, 15:37

Что-то я нифига не уловил как это работает и где тут buck-конвертер. Хотелось бы подробностей.
...при минимальном выходном токе и напряжении равном половине питающего
Какое напряжение равно половине питающего?
Короче опиши конкретнее в чём идея.
почему чем меньше Iвых тем больше должна быть L?
Не чем меньше Iвых, а чем меньше максимальный Iвых. Чем меньше размах пульсаций тока - тем легче его сглаживать. Поэтому стараются, чтобы при максимальном токе преобразователь работал в непрерывном режиме. А при меньшем выходном токе чтобы попасть в этот режим - нужна индуктивность больше.

Преобразователь при обрыве нагрузки не полыхнёт, поскольку грубо говоря просто выключится. Больше энергии, чем запасено в катушке за один цикл, выходному кондёру не достанется и ток ключа тоже не сможет вырасти больше, чем это возможно за один цикл. Пока напруга на выходном кондёре не упадёт ниже требуемой - он будет пропускать циклы, а падать выходная напруга будет очень долго, поскольку упасть может только за счёт токов утечки.

Уравнение для ESR верно. Просто на пульсации влияет две составляющих - одна определяется реактивным сопротивлением конденсатора (ёмкостью и частотой), а вторая - активным (ESR). И если пульсации, определяемые первым компонентом уже больше заданных, то ESR получится отрицательным.

З.Ы. Блин, файл посмотрел, походу формулу надо переписать, а то уже не ты первый так скобочки сам додумывает.
Правильно не вот так: ESR=(Vp-p/(LIR*Iout)-1)/(8*C*f) и не так ESR=Vp-p/((LIR*Iout)-1)/(8*C*f),
а вот так ESR=(Vp-p/(LIR*Iout)) - (1/(8*C*f)) Тогда получается ESR=0,48 Ом
С уважением, администрация сайта.

Аватара пользователя
G-E-K
Читатель
Читатель
Сообщения: 6
Зарегистрирован: 26 сен 2013, 12:37
Откуда: kh.ua

Re: Buck-конвертер, обсуждение статьи

Сообщение G-E-K » 28 сен 2013, 17:08

rhf-admin писал(а):Что-то я нифига не уловил как это работает и где тут buck-конвертер. Хотелось бы подробностей.
Сейчас попробую объяснить, есть на материнской плате разъем 4pin, для подключения вентилятора, с такими выходами, |ШИМ|+|-|таходатчик|.
Мамка меняя скважность ШИМ может управлять вентилятором, но, нужен специальный вентилятор 4pin (второй на схеме в стартпосте), выбор таких вентиляторов не особо велик и чаще всего встречаются вентили 3pin, которые при подключении к такому разъему работают на полную катушку и никак не управляются.
Чтобы управлять таким 3pin вентилем посредством ШИМ нужен переходник, самая простая схема, примерно такая
Изображение
не подходит, поскольку датчик будет питаться импульсным напряжением и будет работать не корректно, а микра считывая сигнал с датчика будет некорректно управлять вентилем, в 4pin вентилях эта проблема решена раздельным питанием.

Для 3pin вентилей можно использовать такую схему
Изображение
в которой 5В ШИМ превращается в изменяющееся постоянное напряжение.

ШИМ имеет такие характеристики
PWM Control Input Signal
The following requirements are measured at the PWM (control) pin of the fan cable connector:
PWM Frequency: Target frequency 25 kHz,
acceptable operational range 21 kHz to 28 kHz
Maximum voltage for logic low: VIL = 0.8 V
Absolute maximum current sourced: Imax = 5 mA (short circuit current)
Absolute maximum voltage level: VMax = 5.25 V (open circuit voltage)
Взято отсюда http://formfactors.org/developer%5Cspec ... Public.pdf
Duty Cycle может изменяться от 20 до 100%, но реально ниже 50% вряд ли опустится, поскольку вентиль просто остановится.
Вентиль 12В/0,35А тобишь приблизительно 35 Ом.
Как то так.


rhf-admin писал(а): Не чем меньше Iвых, а чем меньше максимальный Iвых. Чем меньше размах пульсаций тока - тем легче его сглаживать. Поэтому стараются, чтобы при максимальном токе преобразователь работал в непрерывном режиме. А при меньшем выходном токе чтобы попасть в этот режим - нужна индуктивность больше.
Ну более-менее понятно, у меня наверное проблемы со сбором исходных данных, смотри, я рассуждал так, поскольку у меня меняется скважность, то нужно сделать два расчета, один для Duty Cycle =100%, второй для Duty Cycle =50% (ниже вряд ли будет).
При Duty Cycle =100% данные будут следующие (по моим соображениям)
Uпитания =12В
Uвыхода =11В (-1В на потери, приблизительно)
Iвых=0,31А (11/35 приблизительно)

А при Duty Cycle =50% данные будут такими (опять же по моим соображениям)
Uпитания =12В
Uвыхода =5,5В (приблизительно)
Iвых=0,16А (5,5/35 приблизительно)

Сделав эти два расчета получается что для того чтобы моя схема в диапазоне Duty Cycle =50-100% работала в непрерывном режиме мне нужна индуктивность 2500мкГн/0,4А при LIR=0.3, многовато как то, может я где то ошибся или не правильно собрал исходные данные для расчета?
Или можно увеличить LIR? На сколько допустимо увеличение LIR в моем случае?

rhf-admin писал(а): З.Ы. Блин, файл посмотрел, походу формулу надо переписать, а то уже не ты первый так скобочки сам додумывает.
Правильно не вот так: ESR=(Vp-p/(LIR*Iout)-1)/(8*C*f) и не так ESR=Vp-p/((LIR*Iout)-1)/(8*C*f),
а вот так ESR=(Vp-p/(LIR*Iout)) - (1/(8*C*f)) Тогда получается ESR=0,48 Ом
Спасибо большое, все получилось :пиво:

Rus_lan
инженер, читатель
инженер, читатель
Сообщения: 246
Зарегистрирован: 07 май 2013, 11:29
Откуда: Тульская область
фанатичный радиохламер

Re: Buck-конвертер, обсуждение статьи

Сообщение Rus_lan » 28 сен 2013, 21:59

По моему Вы слишком заморачиваетесь, хорошие матери умели рулить и 3пин вентиляторами! Админ поправь если ошибаюсь!

Аватара пользователя
G-E-K
Читатель
Читатель
Сообщения: 6
Зарегистрирован: 26 сен 2013, 12:37
Откуда: kh.ua

Re: Buck-конвертер, обсуждение статьи

Сообщение G-E-K » 29 сен 2013, 04:50

Rus_lan писал(а):По моему Вы слишком заморачиваетесь, хорошие матери умели рулить и 3пин вентиляторами! Админ поправь если ошибаюсь!
Умеют, но далеко не все, моя P8Z77-V LX не умеет и видеокарта моя не умеет, а на ней тоже нужно сменить вентель.
Ну и схема не шибко сложная, все го то 8 элементов стоимостью 1$, ну либо вообще практически даром, полевики можно взять со старых мамок, просто у меня недостаточно знаний и опыта чтобы подобрать элементы:(
Ну и плюс мне просто интересно, а эта схемка пусть будет как наглядный пример:)

Ответить

Вернуться в «Преобразователи / стабилизаторы / регуляторы»